遙感考古，用科技揭開歷史的面紗
早上8點從甘肅省瓜州縣城出發(fā)，20多分鐘后，考古車隊上了土路。“這就叫顛了？等一會到了戈壁，你就知道這條路有多平坦了！”中科院遙感與數(shù)字地球研究所劉傳勝博士笑著說。又過了20多分鐘，車隊進入了無路的戈壁灘，180多斤的壯漢都被從座位上顛得“飛”起來。這時大家還發(fā)現(xiàn)，顛簸并不是最大的問題：車隊幾次陷到沙窩里，所有人下車一輛輛往外推；爬坡時總讓人感覺要側(cè)翻過去；更可怕的是，人在這里總會生出一種無力的絕望——這是一片仿佛永遠走不出去的天地，唯一的活物是叢生的紅柳，沒有任何標(biāo)記指示方向，沒有任何現(xiàn)代文明的痕跡。
絲綢之路瓜-沙段，就是今天從瓜州到敦煌的一段，古疏勒河曾在這里蜿蜒，孕育了水草豐美的綠洲，它是漢代與魏晉以及唐乃至清時期的軍事前沿或重地，是《史記》《漢書》《三國志》《大唐西域傳》中不斷提及的咽喉要道，是盛唐絲綢之路的“黃金地段”……一直以來，考古學(xué)家們力圖要還原這片“消失的綠洲”。然而，這里難以深入的廣袤戈壁與令人望而生畏的沙窩以及強烈風(fēng)蝕作用下形成的迷宮般的雅丹地貌，讓傳統(tǒng)的田野考古足跡難以涉及。
在瓜-沙段考古中，遙感科學(xué)家和考古學(xué)家攜起手來——今年8月和10月，中科院遙感與數(shù)字地球研究所與蘭州大學(xué)、甘肅省考古所、瓜州文物局（博物館）、聯(lián)合國教科文組織國際自然與文化遺產(chǎn)空間技術(shù)中心聯(lián)合，將遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)等空間信息技術(shù)和野外考古結(jié)合起來，收到了事半功倍的效果。
資源三號衛(wèi)星2m分辨率圖像遙感解譯獲得的漢長城遺址及其特征
“如果早有高分辨率遙感介入，我們就不會花10年才找到巴州城了”
10月14日上午10點左右，負責(zé)導(dǎo)航的博士生駱磊告訴車隊已抵達疑似遺址點。這里與周圍的戈壁并沒有太大差別，到處是紅柳遍生的沙丘。“這里真的是遺址？”有人提出疑問。中科院遙感與數(shù)字地球研究所、中科院數(shù)字地球重點實驗室副主任王心源展開遙感圖：“從我們對遙感圖的判釋看，這里應(yīng)該有一個約100m×100m的古城遺址。”經(jīng)過一番仔細尋找，人工修筑的城墻痕跡漸漸顯露出來——這竟然是一座有三重圍墻的古城！在城中還發(fā)現(xiàn)了不少破碎的陶片、磚塊。“雖然目前還無法準(zhǔn)確判斷這座遺址的具體年代，其形制也要經(jīng)過深入研究后才能確定，但這確實是一個重要發(fā)現(xiàn)。”甘肅省考古研究所研究員張俊民說。
“如果早有這些高分辨率遙感圖像和精確的定位，我們就不會花10年才找到巴州城了！”甘肅省瓜州歷史文化研究會副會長、年過古稀的寧瑞棟說。這個在瓜州進行了一輩子自然保護與考古工作的老人非常激動——巴州是頻現(xiàn)于史書的古城，他們在上個世紀(jì)80年代的航拍照片中，偶然發(fā)現(xiàn)有類似城池的遺存。但因為無法精確定位，考古隊在茫茫戈壁上找了10年才找到。而在本次考古中，高分辨率遙感圖像上顯示的古城比較明晰，GPS定位也相當(dāng)準(zhǔn)確。
在遙感技術(shù)的幫助下，經(jīng)過專家們的共同努力，兩次聯(lián)合科考共發(fā)現(xiàn)5處古城遺址，2處民居村落中的13個房屋遺跡，以及1段古渠道遺跡、1條古道遺跡和1處陶窯遺址。
“瓜州縣的面積幾乎與寶島臺灣一樣大，大部分都是人煙罕至的荒漠、沙漠和戈壁。傳統(tǒng)田野考古方法以人力為主，要想在這么大的范圍和這么艱苦的條件下對遺址進行摸底普查是幾乎不可能的。”瓜州文物局局長李宏偉感嘆：“遙感考古在我們這個地方真是精準(zhǔn)導(dǎo)航，百發(fā)百中！”
除了宏觀、全面的特點，遙感的另一個優(yōu)勢是“直觀”。這一地區(qū)漢唐時期的建筑基本不用磚石，都是泥土加草木壘砌而成的。經(jīng)過千年強烈的風(fēng)蝕，這些遺跡與周圍環(huán)境毫無二致——如果不是預(yù)先經(jīng)過分辨，即使走到遺址前，看到的也不過是個沙丘或土包。王心源說：“打個比方，如果你在現(xiàn)場前幾排看北京奧運會開幕式的畫卷表演，看到的只是每個單獨的表演者。只有在高處整體拍攝，才能發(fā)現(xiàn)表演者拼出的是一幅幅生動的畫卷。”甘肅省考古研究所所長王輝研究員說：“遙感考古可以把地表上看似不相關(guān)的遺跡聯(lián)系起來，對于我們在大尺度、大范圍上解決大型線性遺跡問題很有幫助，對考古學(xué)的區(qū)域性、系統(tǒng)性的研究有重要意義。”
聯(lián)合考古隊現(xiàn)場研討
遙感考古在西部有獨特的優(yōu)勢
遙感考古就是從衛(wèi)星、飛機等不同空間位置上，運用攝影機、掃描儀、雷達等成像設(shè)備，獲取考古遺址的影像資料，然后運用計算機圖形圖像處理技術(shù)，對這些影像進行增強和處理。同時，根據(jù)遺址范圍內(nèi)地表的現(xiàn)狀和光譜成像規(guī)律等的相互關(guān)系，對影像的色調(diào)、紋理、圖案及其時空分布進行研究，判定遺跡或現(xiàn)象的位置、分布、形狀等特征，進而進行遺址探查、考古測量、古地貌和古遺址復(fù)原等工作。
20世紀(jì)初，科學(xué)家們開始利用遙感技術(shù)手段進行考古研究——1906年英國軍官沙普在軍用熱氣球上拍攝到的史前巨石陣遺址，被公認為是遙感考古的發(fā)端。如今遙感考古學(xué)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門獨立的分支學(xué)科。在遙感技術(shù)的幫助下，國內(nèi)外的考古均有重大的發(fā)現(xiàn)：美國考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了沉沒海底數(shù)千年的古埃及名城亞歷山大；希臘考古學(xué)家用紅外像片在科林斯灣發(fā)現(xiàn)了公元前373年毀于地震的古城“Hekike”；而微波遙感技術(shù)更讓無損傷、無挖掘考古成為可能。
“絲綢之路瓜-沙段地處荒漠，人跡罕至，地表干擾很少，遙感考古很有優(yōu)勢。”王心源介紹，這次絲綢之路瓜-沙段考古主要應(yīng)用中高分辨率衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)進行空間分析，對疑似遺址點進行預(yù)判，“這些都是案頭工作”；接下來就是野外工作，利用全球定位系統(tǒng)（GPS）對遺址位置精確定位，再由遙感學(xué)家和考古學(xué)家組成聯(lián)合考古隊進行實地勘察、驗證。
遙感、考古“兩張皮”現(xiàn)象亟待解決
在我國，遙感、考古“兩張皮”的現(xiàn)象仍然存在。在王心源看來，造成這種情況很重要的一個原因就是缺乏學(xué)科交流：“考古學(xué)者對遙感這種技術(shù)手段熟悉不夠；而做遙感的人考古知識又儲備不足。”
王心源解釋，一般來說，我們看到的遙感圖片都是經(jīng)過科學(xué)家進行圖像處理、解譯和加工后的產(chǎn)品。“這就好像是編寫軟件程序，懂行的人一看就知道是什么，但不懂的人只會看到一堆字符。”他向記者展示了一張原始遙感圖片，上面只有不同的明暗色調(diào)與色彩，“我們現(xiàn)在看到的有各種線劃與注記的遙感圖，都是經(jīng)過科研人員后期加工的”。
遙感只能找出疑似點，替代不了野外考古。王輝說：“遙感技術(shù)確定疑似遺址地點等情況后，一定需要考古學(xué)家、歷史學(xué)家以及地理學(xué)家到現(xiàn)場去驗證。”
培養(yǎng)多學(xué)科交叉人才，是解決這一問題的根本。“考古是一門綜合性很強的學(xué)科，不但需要有懂信息技術(shù)、材料技術(shù)等方面人才的參加，而且需要歷史、地理甚至文學(xué)與藝術(shù)等諸方面的人才的加入，我招研究生就是文理兼收。”王心源說：“比如要想對遺址進行預(yù)判，我們要研究很多古籍，了解哪里出現(xiàn)遺址的可能性更大。你也看到了原始的遙感圖片，如果不對歷史、地理、古籍有深入的了解，即便入了寶山也會空手而回。”
王輝說：“這次瓜-沙段考古活動可以算是遙感與考古一次完美的結(jié)合。”這讓科學(xué)家和考古學(xué)家都看到了更廣闊的合作前景。王心源說：“我們在中國的南方、中部都選擇了典型區(qū)域進行嘗試，希望遙感技術(shù)能在考古和文物保護上發(fā)揮更大的作用。”
（本文配圖由中科院遙感與數(shù)字地球研究所提供）
（編輯：曉婧）